Когда ветер и солнце опрыскиванию не помеха

Объемы использования химических препаратов для защиты растений в нынешнем агропроизводстве возросли неимоверно. Увеличивается риск загрязнения ими как выращенной продукции, так и окружающей среды, накопления токсинов в растениях, почве, водоемах. Поэтому наряду с необходимостью применения препаратов, которые совмещают высокую эффективность с минимальным воздействием на окружающую среду, особенно важную роль играет качество внесения и экономическая эффективность самого процесса применения пестицидов. Использование средств защиты растений с нарушением сроков или регламента может привести к потерям урожая в пределах 30-70%, а выращенная продукция будет некачественной.

Качество опрыскивания

Качество внесения пестицидов определяют по степени густоты покрытия каплями листьев растений, дисперсности распыла, сносу препарата ветром, равномерности внесения рабочего раствора на обрабатываемую площадь. В результате проведенных научных исследований установлено, что в зависимости от качества выполнения опрыскивания количество препарата, который попадает на растения и проявляет свое защитное действие, колеблется от 10 до 90%. Остальная часть препарата наносит вред окружающей среде и приводит к излишним затратам средств на химическую защиту. Поэтому КПД вашего опрыскивания зависит от уровня технологии проведения вами этой операции. Современные пестициды стоят достаточно дорого. Расчетами установлено, что доля пестицидов в себестоимости производства семян подсолнечника при урожайности 0,18-0,2 т/га составляет 20-23%, а сои при урожайности 0,1-0,12 т/га – около 25-30%. Поэтому максимально высокое качество опрыскивания позволит вам и урожайность повысить, и деньги сберечь.

Существует ряд природных и биологических факторов, влияющих на эффективность рабочего раствора пестицидов, а именно: стекание капель с листьев, смывание их дождем, поверхностное натяжение капель, испарение воды из рабочего раствора при высокой температуре и низкой влажности, наличие кутикулы на листьях, качество воды рабочего раствора и другие. Меньшие размеры капель обеспечивают лучшее покрытие рабочим раствором поверхности растений и проникновение в клетки листьев. Но одновременно с уменьшением размера капель снижается степень оседания препарата на поверхности листьев, то есть возрастает его снос ветром и испарение в атмо­сферу, уменьшается эффективность использования препарата.

Для улучшения качества опрыскивания (уменьшения влияния внешних факторов на эффективность средств защиты растений) следует использовать сурфактанты (поверхностно-активные вещества) – они усиливают защитное действие рабочего раствора.

Что такое сурфактанты?

Ответ на этот вопрос можно найти в устройстве наших легких, которые представляют собой разветвленные, словно крона дерева, бронхиолы, а также пузырчатые альвеолы разных размеров, сообщающиеся между собой. Поэтому легкие такие рыхлые. Благодаря отрицательному давлению в плевральной полости легочная ткань во время вдоха расширяется, воздух поступает в альвеолы, а во время выдоха – сокращается, воздух из альвеол выдавливается.

Альвеолы заполнены жидкостью, в которой содержатся вещества, понижающие так называемое лаплассово давление (оно противодействует дыханию). Если бы не эти вещества, то от лаплассового давления крупные альвеолы раздулись бы непомерно, а маленькие стали бы еще меньше, чего нельзя допустить. Вот эти-то вещества и называются сурфактанты. То есть это поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые в несколько раз понижают известное всем нам поверхностное натяжение, присутствующее на границе жидкостей, газа и твердых тел. Сурфактант – слово английское. Еще эти вещества обозначают аббревиатурой ПАВ. Они регулируют смачивание, понижают или повышают устойчивость суспензий, пен, эмульсий, облегчают тонкое измельчение веществ. В настоящее время использование таких веществ продолжает расти во многих отраслях, в том числе и в сельском хозяйстве. Некоторые фирмы –производители препаратов для химической защиты растений изготавливают и сурфактанты.

Механизм действия сурфактантов при опрыскивании

Одним из таких препаратов, которые широко используются в сельскохозяйственном производстве, является ПАВ «Тренд 90». Это водный раствор, содержащий 90% это­ксилата изодецилового спирта (альфа изодециломегагидроксиполи (оксиэтилен). Препарат уменьшает поверхностное натяжение нанесенного раст­вора, обеспечивая этим образование однородной пленки на поверхности листьев. Это способствует лучшему прилипанию гербицида и его поглощению растением. Таким образом, ПАВ повышает скорость действия и эффективность гербицида. Особенно большое значение это имеет при сухой или холодной погоде, когда замедляется рост сорняков и ухудшается их смачивание рабочим раствором. При этом жесткость воды не влияет на эффективность ПАВ. Другой пример: прилипатель Амиго – поверхностно-активное вещество, предназначенное исключительно для использования с гербицидом Центурион. Амиго улучшает прилипание гербицида к растениям, проникновение действующего вещества клетодим в листовую поверхность сорняков и обеспечивает стабильность рабочих растворов. Действующее вещество прилипателя Phosphate Ester – 30%. Еще один пример – препарат Сильвет – адъювант (вспомогательное вещество) нового поколения, относится к органосиликоновой группе, известной как суперраспространители. Действующее вещество: трисилоксан алкоксилат, форма препарата – 100% органосиликоновый сурфактант. Принцип действия этого адъюванта заключается в чрезвычайном снижении поверхностного натяжения водных растворов, благодаря чему обеспечивается максимальное смачивание как верхней, так и нижней поверхности листа растения рабочим раствором, а также труднодоступных мест, независимо от толщины воскового слоя и ворсистости растения. Препарат обеспечивает быстрое проникновение пестицидов через листовые устьица растения и устойчивость к смыванию осадками, а также позволяет снизить объемы рабочего раствора.

Системные гербициды в основном проникают в растения через листовую поверхность и стебли. По своим биологическим свойствам растения склонны к поглощению азота. Поэтому обогащенные соединениями азота сурфактанты обеспечивают лучшее поглощение гербицидов растениями. Соединения азота активно проникают в клетки растений, при этом в межклеточное пространство выделяют ионы водорода, которые снижают уровень рН, т. е. создают на поверхности листьев кислую среду, что значительно активизирует действие гербицидов. Первым препятствием на пути проникновения рабочего раствора гербицида является кутикула – тонкая, восковая, сплошная неклеточная структура, которая покрывает поверхность листа. Особенностью этой оболочки является то, что на нее влияют условия произрастания. Высокая температура воздуха и низкая влажность способствуют увеличению толщины кутикулы, что делает ее труднодоступной для проникновения гербицидов.

Поверхностно-активные вещества существенно увеличивают чувствительность сорняков к средствам защиты растений, которые проникают через листовую поверхность (например, препараты Раундап, Диален, Гранстар, Базис, Карибу и др.). Даже низкая (0,1%) концентрация сурфактантов существенно повышает эффективность этих гербицидов.

Исследованиями установлено, что без применения сурфактантов техническая эффективность рабочего раствора пестицидов составляет всего 45-47%. При концентрации поверхностно-активных веществ 0,12% эффективность действия рабочего раствора повышается до 60%, а при концентрации сурфактантов 0,25% показатель технической эффективности рабочего раствора гербицидов достигает уровня 85%.

В засушливую погоду из-за быстрого высыхания пестицидов образуются кристаллы, что уменьшает эффективность препаратов. Важным положительным действием сурфактантов является так называемый эффект увлажнения, который увеличивает период высыхания капель рабочего раствора, уменьшает скорость его кристаллизации и повышает эффективное действие препарата. Кроме того, сурфактанты не только увеличивают срок высыхания препаратов, но и уменьшают возможность стекания капель с листьев и стеблей растений. Это важно, если опрыскиватели работают на высоких скоростях и в условиях принудительного осаждения капель воздушным потоком. Часто на поверхности листьев сорняков оседает пыль, содержащая ионы кальция, магния, железа и других металлов. Как известно, гербициды – это соли или соляные растворы. Вступая в химическую реакцию, ионы металлов могут дезактивировать гербициды на основе солей. Применение сурфактантов, содержащих неорганические ионы, такие как сульфат аммония, усиливает гербицидное действие благодаря взаимодействию с указанными металлами. Эффективное действие контактных гербицидов зависит от полного и равномерного покрытия поверхности растений, которые обрабатываются. При отсутствии увлажняющего агента остатки химических продуктов, попадая на листья в виде капель, прожигают на них небольшие дырочки, не уничтожая при этом сорняк. Дополнительное использование в рабочем растворе гербицида поверхностно-активных веществ в виде увлажняющего агента позволяет каплям растекаться, что обеспечивает равномерное покрытие растений препаратом.

Качество воды, пенообразование и запах при опрыскивании

Для повышения эффективности химических средств защиты растений большое значение имеет качество воды в рабочем растворе. В разных регионах Украины содержание солей в воде, из которой готовят рабочий раствор, и ее уровень рН не всегда оптимальны. В таких случаях для смягчения воды использование сурфактантов в самый раз! Дозы – 100-500 мл ПАВ на 100 л воды. Поверхностно-активные вещества способствуют повышению качества обработки даже тогда, когда для рабочих растворов пестицидов используют воду с уровнем рН выше 6,5.

Приготовление рабочего раст­вора пестицидов и его перемешивание в баке опрыскивателя во время работы сопровождается образованием пены, что затрудняет опрыскивание. Для уничтожения пены или вообще для предотвращения ее образования в рабочий раствор следует добавлять специальные антипенные и пеноснижающие сурфактанты. Даже незначительная их норма (8-10 мл на 100 л воды) предотвращает образование пены в баках опрыскивателей.

Особые формулы сурфактантов на основе соснового или цитрусового лимолина нейтрализуют неприятный запах рабочих растворов пестицидов, что важно при обработке полей вблизи автомобильных дорог, населенных пунктов и других объектов. Кроме того, применение поверхностно-активных веществ иногда позволяет даже на 50% уменьшить количество воды для приготовления рабочего раствора пестицидов. Это особенно актуально для условий южного и юго-восточного регионов Украины, где существует проблема с качественной пресной водой.

Свойство сурфактантов предотвращать снос препарата с поверхности, обрабатываемой в ветреную погоду, позволяет значительно уменьшить размер капель по сравнению с обычным опрыскиванием. Уменьшение расхода воды позволяет экономить время на ее транспортировку, приготовление рабочей смеси и заправку технологических емкостей. Отсюда и экономия рабочего времени, и повышение производительности агрегатов. Хронометражные исследования показывают, что примерно 25% времени в процессе опрыскивания расходуется на технологические операции, такие как приготовление рабочего раствора и дозаправка баков опрыскивателей. Применение в рабочих растворах сурфактантов способствует, в зависимости от условий, уменьшению расходов самого препарата до 20% на гектаре, достигая при этом лучшей эффективности по сравнению с обычным опрыскиванием. А учитывая то, что пестициды стоят недешево, экономия будет ощутимой. Ежегодная существенная экономия на пестицидах в общих расходах на опрыскивание (горюче-смазочные материалы, амортизационные отчисления на агрегат, вода и т. д.) позволит уменьшить материальные затраты и повысит рентабельность производства продукции. Опрыскивание рабочими растворами пестицидов с применением сурфактантов обеспечивает более эффективную обработку по сравнению с обычным опрыскиванием. Благодаря высокому качеству опрыскивания уменьшается количество обработок в течение сезона. При сильном ветре, высокой температуре и низкой влажности химическую обработку посевов переносить вам не придется, и сделаете вы ее с меньшим расходом рабочего раствора и более качественно.

Биосурфактанты

Кроме химически синтезированных сурфактантов существует целый класс и биосурфактантов, образуемых микроорганизмами (биологические поверхностно-активные соединения – био-ПАВ). В настоящее время известно 5 классов биосурфактантов: гликолипиды; липополисахариды и полисахарид-липидные комплексы; липопептиды; жирные кислоты; нейтральные липиды. Согласно имеющимся сведениям физиологическая роль биосурфактантов микроорганизмов состоит в адгезии к субстрату и эмульгированию питательных компонентов, десорбции с поверхности, антибактериальной и противогрибковой активности и рецепторов для бактериофагов. Биосурфак­тан­ты в последние годы привлекают значительное внимание как в теоретическом, так и практическом плане. Это обусловлено, прежде всего, широкими возможностями их использования в нефте- и горнодобывающей промышленности, химической, фармацевтической и пищевой промышленности, сельском хозяйстве и для очистки окружающей среды от углеводородов, тяжелых металлов и других поллютантов.

Биосурфактанты обладают теми же физико-химическими свойствами, что и синтетические сурфактанты. Для них известны значения ККМ (критической концентрации образования мицелл), ГЛБ (гидрофильно-липофильного баланса), поверхностного и межфазного натяжения и другие. Биосурфактанты имеют ряд преимуществ перед химическими сурфактантами, включая низкую токсичность, высокую биодеградабельность, лучшую совместимость с окружающей средой, высокое пено­образование, селективность и специфическую активность к повышенным температурам, рН и солям (Velikonja, Kosaric, 1993), а также способность синтеза из возобновляемых материалов. Поэтому одним из потенциальных потребителей биосурфактантов является нефтяная промышленность, которая может использовать препараты с минимальной очисткой, включая суспензию целых клеток. По сравнению с химическими сурфактантами они требуются в небольших количествах, очень селективны, эффективны в широком диапазоне нефти и условий резервуара и экологически не опасны. Доказано, что приблизительно на 30% увеличивается нефтеотдача из подземных песчаников. Фирма Multy-biotech, субсидируемая Geodyne Technology, освоила промышленное производство биосурфактантов для повышения нефтеотдачи. Обработка сырой тяжелой нефти в Венесуэле биосурфактантом эмульсаном снижает ее вязкость с 200 000 до 100 сР(паскаль/секунда). Это позволяет перекачивать тяжелую нефть насосами по промышленному трубопроводу до 26 000 миль, что невозможно сделать при обработке ее химическими сурфактантами. В Кувейте показана возможность использования биосурфактанта для перекачки сырой нефти в нефтехранилища. Компанией Petrogen Inc. (США) достигнуто 90%-ное удаление нефти, включенной в осадок сточных вод, за счет использования микроорганизмов, образующих биосурфактанты. Важным направлением использования микроорганизмов, образующих биосурфактанты, являются технологии биоремедиации почв, загрязненных углеводородами. Так, рамнолипид Pseudomonas aeruginosa удалял значительное количество разлитой нефти из галечного песка Аляски, загрязненного фирмой Exxon Valdez. Показано также, что этот биосурфактант способен удалять до 25-70% и 40-80% углеводородов из загрязненной супеси и суглинков, соответственно. Кроме того, высокую эффективность биосурфактанты проявляют и в биоремедиации почв от тяжелых металлов, включая уран, кадмий и свинец, фенантрена и полихлорированного бифенила.

Биосурфактанты в виде пищевых добавок перспективны для использования в пищевой промышленности. Лецитин и его производные, эфиры жирных кислот, содержащие глицерин, сорбит или этиленгликоль и этилоксилированные производные моноглицеридов широко используются в ней в качестве эмульгаторов. Биосурфак­тан­ты применяют также в медицинской и косметической промышленности, ветеринарии. Доказано, что сукцинил-трегалозный липид Rhodococcus erythropolis подавляет вирус простого герпеса и вирус гриппа с летальной дозой 10-30 мкг/мл. Биосурфактант сурфактин можно использовать при обезвоживании тор­фа, в бумажной, угольной, текстильной и добывающей урановую руду промышленности. В отличие от синтетических сурфактантов, биоПАВ обладают такими преимуществами как биодеградабельность и отсутствие токсичности, а также получение из возобновляемых источников, что делает их перспективными для разработки новых экологически бе­зопасных технологий. Единственным препятствием для практического использования биосурфактантов является высокая стоимость их производства, которая в 3-10 раз выше производства химических аналогов.